CN105108356A - 一种用于管状材料加工的激光加工装置及方法 - Google Patents

一种用于管状材料加工的激光加工装置及方法 Download PDF

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Abstract

一种用于管材加工的激光加工装置，其包括：计算机控制系统，激光器，扩束装置，光束旋转模组，激光切割头，旋转装置，冷却剂输送装置，以及加工平台；其中，光束旋转模组、扩束装置，依次沿激光光路排布；由计算机控制系统控制激光器发射激光，并同步控制光束旋转模组旋转和所述加工平台在X和Y方向上运动，通过激光切割头的激光作用于固定于旋转装置上的管材，冷却剂输送装置从所述管材的一端送入冷却剂，使激光切割头对所述管材进行加工。该发明的用于管材加工的激光加工装置及方法，其采用旋转装置带动管材旋转，同时控制加工平台同步移动，从而替代现有特殊夹具和3D振镜带来的激光加工成本高，工艺复杂，精度难以控制的问题。

Description

一种用于管状材料加工的激光加工装置及方法
技术领域
本发明涉及管状材料加工的设备技术领域，尤其涉及一种用于管状材料加工的激光加工装置及方法。
背景技术
管状材料由于装夹比较困难，曲面较大，因此在激光加工时有一定的难度，尤其是加工复杂结构。需要制备特殊夹具以及3D振镜来实现加工，使得成本较高，精度难以控制等。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于管材加工的激光加工装置及其方法，用于解决现有技术中管材加工需要成本高的特殊夹具及3D振镜实现的技术问题。
为达到上述目的，本发明所提出的技术方案为：
本发明的一种用于管材加工的激光加工装置，其包括：计算机控制系统，激光器，光束旋转模组，扩束装置，激光切割头，旋转装置，冷却剂输送装置，以及加工平台；其中，所述的光束旋转模组、扩束装置，依次沿激光光路排布，依次对激光光束进行旋转和扩束；由所述计算机控制系统控制激光器发射激光，并同步控制光束旋转模组旋转和所述加工平台在X和Y方向上运动，所述激光切割头固定于加工平台上，通过激光切割头的激光作用于固定于旋转装置上的管材，所述冷却剂输送装置从所述管材的一端送入冷却剂，使所述激光切割头对所述管材进行加工。
其中，所述的光束旋转模组为由一马达带动一组光学透镜组成。
其中，所述的旋转装置为由一马达带动一可装夹管状材料的夹具组成。
其中，所述的激光切割头内设有一可通入辅助气体的气体流通通道。
其中，所述的被加工的管材另外一端连通有一用于回收废弃冷却剂的回收装置，所述的冷却剂输送装置输送的冷却剂为冷却液或冷却气体。
其中，所述的激光切割头上方还包括一Z轴升降模组，激光切割头可随所述Z轴升降模组上下移动。
一种采用上述用于管材加工的激光加工装置的管材加工方法，其包括以下步骤：
第一步，将管材固定于所述旋转装置上；
第二步，开启所述计算机控制系统控制光束旋转装置旋转、加工平台沿X和Y轴方向移动，并且同步控制激光器发射激光、旋转装置带动管材转动和冷却剂输送装置从管材一端输送冷却剂。
其中，所述的旋转装置带动管材转动与加工平台移动同步进行。
其中，该方法可对管材进行切割、钻孔、划线、打标加工。
其中，所述的激光切割头内持续送入辅助气体。
与现有技术相比，该发明的用于管材加工的激光加工装置及方法，其采用旋转装置带动管材旋转，同时控制加工平台同步移动，从而替代现有特殊夹具和3D振镜带来的激光加工成本高，工艺复杂，精度难以控制的问题。
附图说明
图1为本发明用于管材加工的激光加工装置的系统结构图。
具体实施方式
以下参考附图，对本发明予以进一步地详尽阐述。
实施例一
请参阅图1，在该实施例中，本发明一种用于管材加工的激光加工装置，包括：计算机控制系统1，激光器2，扩束装置3，光束旋转模组4，激光切割头5，旋转装置8，冷却剂输送装置7，以及加工平台6；其中，所述的光束旋转模组4，扩束装置3，依次沿激光光路排布，依次对激光光束进行旋转和扩束；由所述计算机控制系统1控制激光器2发射激光，并同步控制光束旋转模组4旋转和所述加工平台6在X和Y方向上运动，所述激光切割头5固定于加工平台6上，通过激光切割头5的激光作用于固定于旋转装置8上的管材100，所述冷却剂输送装置7从所述管材100的一端送入冷却剂，使所述激光切割头5对所述管材100进行加工。
进一步的，在所述激光切割头5还包括一Z轴升降模组，该Z轴升降模组为手动升降模组，也可以是自动升降模组，若为自动升降模组，该Z轴升降模组受控于所述计算机控制系统1。通过Z轴升降模组作用使所述激光切割头5上下调整，以确保激光光斑可以聚焦在管状材料的表面，也可以手动调节切割头在z轴的位置以调整光斑大小，适应不同加工需求。
具体的，所述的扩束装置3为一扩束镜。该扩束装置3对激光器2发射的激光进行一次扩束，扩束后的激光进入光束旋转模组4。该光束旋转模组4为由一马达带动一组光学透镜组成。
经过所述光束旋转模组4之后的激光光束进入激光切割头5中，该激光切割头5作用于管材100表面。其中，所述的激光切割头5内设有一可通入辅助气体的气体流通通道51。在对管材100加工时，持续送入辅助气体，切割头通入的辅助气体为保护气体或助燃气体，与材料或加工类型有关，可以是空气、氮气、氩气、氧气等。
其中，所述的被加工的管材100另外一端连通有一用于回收废弃冷却剂的回收装置9。由于上述冷却剂具体选用何种液体或气体与材料和加工类型有关。如液体可以为水(但是要材料与水不发生反应)、气体可以是氮气等。其主要用于冷却作用。当通入的冷却剂为液体或有害气体时，需要将废弃的冷却剂进行回收处理。其中，所述的冷却剂输送装置输送的冷却剂为冷却液或冷却气体。
其中，上述旋转装置8为由一马达带动一可装夹管状材料的夹具组成。旋转装置8是一高速旋转装置，其转速为0-100转/s。
该实施例中，管状材料装夹：采用旋转平台与X-Y平台，这样在加工过程中保证了激光焦点都在加工位置、简化了加工装置及操作，不需要动态变焦或者3D振镜；对管状材料内部通入辅助气体或液体，从而减少热效应，提高加工质量；在激光加工设备上增加光束旋转装置，扩大加工区域，减少热效应，并且提高加工质量。
该实施例还公开了一种采用上述用于管材加工的激光加工装置的管材加工方法，其包括以下步骤：
第一步，将管材固定于所述旋转装置上，控制激光器发射激光；
第二步，开启所述计算机控制系统控制光束旋转装置旋转、加工平台沿X和Y轴方向移动，并且同步控制激光器发射激光及所述旋转装置带动管材转动和冷却剂输送装置从管材一端输送冷却剂。
其中，上述冷却剂输送装置输送的冷却剂为冷却液和冷却气体。上述管材旋转与加工平台移动同步进行。上述激光切割头内持续送入辅助气体。该方法可对管材进行切割、钻孔、划线、打标加工。
实施例二
在该实施例中，该装置用于加工心血管支架，传统加工方法很难实现心血管支架的高质量加工。如不锈钢、钛镍合金、高分子材料的心血管支架，可以采用上述装置及加工方法加工。
其中激光器2为超快激光器，即为皮秒或飞秒激光。
首先将用于制备心血管支架的管状材料置于旋转装置8上装夹好，其可以随着旋转装置8绕中心轴匀速旋转；
然后，由所述计算机控制系统1控制激光器2发射激光，并同步控制光束旋转模组4旋转和所述加工平台6在X和Y方向上运动，所述激光切割头5固定于加工平台6上，通过激光切割头5的激光作用于固定于旋转装置8上的管材100，所述冷却剂输送装置7从所述管材100的一端送入冷却剂，使所述激光切割头5对所述管材100进行加工。
其中激光切割头加入的辅助气体可以为压缩空气、氮气、氩气等保护气体；冷却剂可以是空气、氮气或水等冷却介质。
上述内容，仅为本发明的较佳实施例，并非用于限制本发明的实施方案，本领域普通技术人员根据本发明的主要构思和精神，可以十分方便地进行相应的变通或修改，故本发明的保护范围应以权利要求书所要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种用于管材加工的激光加工装置，其特征在于，包括：计算机控制系统，激光器，光束旋转模组，扩束装置，激光切割头，旋转装置，冷却剂输送装置，以及加工平台；其中，所述的光束旋转模组、扩束装置，依次沿激光光路排布，依次对激光光束进行旋转和扩束；由所述计算机控制系统控制激光器发射激光，并同步控制光束旋转模组旋转和所述加工平台在X和Y方向上运动，所述激光切割头固定于加工平台上，通过激光切割头的激光作用于固定于旋转装置上的管材，所述冷却剂输送装置从所述管材的一端送入冷却剂，使所述激光切割头对所述管材进行加工。
2.如权利要求1所述的用于管材加工的激光加工装置，其特征在于，所述的光束旋转模组为由一马达带动一组光学透镜组成。
3.如权利要求1所述的用于管材加工的激光加工装置，其特征在于，所述的旋转装置为由一马达带动一可装夹管状材料的夹具组成。
4.如权利要求1所述的用于管材加工的激光加工装置，其特征在于，所述的激光切割头内设有一可通入辅助气体的气体流通通道。
5.如权利要求1所述的用于管材加工的激光加工装置，其特征在于，所述的被加工的管材另外一端连通有一用于回收废弃冷却剂的回收装置，所述的冷却剂输送装置输送的冷却剂为冷却液或冷却气体。
6.如权利要求1所述的用于管材加工的激光加工装置，其特征在于，所述的激光切割头还包括一Z轴升降模组，激光切割头可随所述Z轴升降模组上下移动。
7.一种采用如权利要求1至6任意一项所述的用于管材加工的激光加工装置的管材加工方法，其特征在于，包括以下步骤：
第一步，将管材固定于所述旋转装置上；
第二步，开启所述计算机控制系统控制光束旋转装置旋转、加工平台沿X和Y轴方向移动，并且同步控制激光器发射激光、旋转装置带动管材转动和冷却剂输送装置从管材一端输送冷却剂。
8.如权利要求7所述的管材加工方法，其特征在于，所述的旋转装置带动管材转动与加工平台移动同步进行。
9.如权利要求7所述的管材加工方法，其特征在于，其可对管材进行切割、钻孔、划线、打标加工。
10.如权利要求7所述的管材加工方法，其特征在于，所述的激光切割头内持续送入辅助气体。
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